Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ДЕФОСФОРАЦИЯ МЕТАЛЛА В ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД ПЛАВКИ

Разработана технология рафинирования стали от фосфора в восстановительный период плавки в дуговых печах вместимостью до 3 т. Дефосфоратором служил металлический кальций либо карбид кальция. (Определены условия эффективного протекания процесса дефосфорации (температурный и шлаковый режим, возможность снижения окислительного потенц иала и др.). Степень дефосфорации стали по новой технологии составила до 40% при одновременном удалении серы из металла до 50 %. Содержащиеся в стали легирующие элементы в проц ессе дефосфорац ии сохраняются полностью.

Данная технология дефосфорации перспективна для сталей, содержащих в своем составе значительные количества хрома, марганца, углерода или других активных элементов.

По классической технологии удаление фосфора из жидкой стали протекает в период, обозначаемый условно с момента окончания расплавления шихты до кислородной продувки ванны. Наряду с фосфором в это же время окисляется заметная часть содержащихся в стали дорогостоящих легирующих, которые теряются безвозвратно с удаляемым из печи шлаком.

По новой технологии предлагается рафинировать металл от фосфора в восстановительный период плавки. В этом случае дефосфора цию стали осуществляют после проведения операции по раскислению и десульфурации металла либо совмещают с этими процессами. В результате угар элементов практически отсутствует, а рафинировочный шлак содержит минимальные количества оксидов ценных легирующих.

Таким образом, новая технология дефосфорации стали изза снижения потерь легирующих должна быть экономически более целесообразной по сравнению с традиционным способом. Очевидно, величина экономического эффекта будет возрастать с повышением степени легированности стали.

По новой технологии в качестве дефосфо раторов применяют металлы щелочной и щелочноземельной группы либо их соединения. Так, при использовании кальция процесс удаления фосфора из жидкого железа описывается реакцией 3(Са) + 2[Р] = (СазР2), а изменение стандартной свободной энергии AF° = = 88230 + 40,4Г, кал.

Как видно, полноте развития рафинировочного процесса способствует понижение температуры ванны. Расчеты показали, что уменьшение температуры металлического расплава на 100 град снижает равновесную концентрацию фосфора в стали более чем в 2 раза. Таким образом, температурный фактор имеет важное значение для успешного осуществления восстановительной дефосфорации стали.

Известно также, что кальций обладает значительно большим сродством к кислороду, чем к фосфору. Поэтому для преимущественного соединения кальция с фосфором необходимы безокислительные условия. Практически обеспечить их можно за счет глубокой раскислен ности металлической ванны, низкого содержания монооксида железа в шлаковой фазе и минимального содержания кислорода в печной атмосфере.

Приведенная реакция является обратимой. Поэтому при изменении указанных условий возможна рефосфорация металла. Отсюда важное значение приобретает продолжительность обработки ванны реагентомдефосфоратором. На эффективность дефосфорации может также оказывать влияние и способ ввода кальция в печь.

Для практической реализации процесса восстановительной дефосфорации стали существующих литературных данных явно недостаточно. К тому же имеющиеся сведения часто носят противоречивый характер (например, о влиянии температуры на процесс удаления фосфора).

Поэтому на первоначальном этапе в лабораторных условиях были изучены основные параметры технологии восстановительной дефос форйщи стали: состав и количество раскис лителей для эффективного осадочного и диффузионного раскисления металлической ванны; допустимое время обработки расплава, при котором процесс рефосфорации еще не получает заметного развития; приемы, обеспечивающие эффективное снижение парциального давления кислорода в атмосфере печи (подача аргона в плавильное пространство и др.); состав кальцийсодержащего реагента и способ его ввода в металл; оптимальная температура процесса рафинировки.

После определения необходимых технологических параметров процесс восстановительной дефосфорации был опробован в 0,3т плазмен нодуговой печи постоянного тока на экспериментальной базе ЦНИИчермета и в 3т дуговой печи на одном из машиностроительных заводов. Плазмообразующим газом служил технически чистый аргон. В качестве дефосфорато ра применяли металлический кальций либо карбид кальция (последний главным образом для углеродистых сталей). Шихту составляли из 100% отходов стали заданной марки. После полного расплавления шихты шлак скачивали (полностью либо частично), в металл присаживали раскислители двух видов, затем наводили рафинировочный шлак из смеси извести и плавикового шпата, а также порошкообразного раскислите ля в несколько измененной пропорции по сравнению с обычной технологией. Печь уплотняли. Далее в печь порциями в течение ~15 мин вводили дефосфоратор. После окончания реакции фосфорсодержащий шлак полностью удаляли из печи. Дальнейшие операции проводили по общеизвестной технологии.

Как видно из приведенных данных, степень удаления фосфора из жидкой стали по новой технологии (в восстановительный период плавки) достигала 40%. При этом содержание легирующих элементов сохранялось неизменным. Одновременно с фосфором удалялось до 50% содержащейся в стали серы.

Опыты в 3т дуговой печи подтвердили эффективность новой технологии дефосфорации стали

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994

Экспертиза

на главную